主要概述

  1. 数据库服务版本升级

  2. 数据库服务工作模型

  3. 数据库服务实例构成

  4. 数据库服务程序结构

1. 数据库服务版本升级

  1. 实现程序功能升级,升级过程中

  • 不能影响数据信息

  • 不能影响业务使用

  1. 实现升级方法

  • 本地升级:单台服务器升级

  • 迁移升级:迁移服务器升级

创建测试数据

create database xingzhibang;
use xingzhibang;
create table stu (name varchar(10),age int,gender char(1));
insert into stu values('xiaobai',20,'m');
insert into stu values('xiaohei',25,'f');
  1. 数据库服务升级实践:5.7----->8.0 本地升级

  • 数据库服务最新程序安装

数据库8.0的安装步骤请请参考上篇文章:https://www.2025oldboyxzb.top/archives/wei-ming-ming-wen-zhang

  • 数据库服务旧版程序关闭

## 关闭mysql 5.7
pkill mysqld

## 优雅的关闭数据库服务,关闭前可是在数据库中使用,也可以在启动数据库之前的配置文件my.cnf中书写
set global innodb_fast_shutdown=0;
  • 数据库服务最新程序启动

实现挂库信息配置,然后跳过授权表和网络的方式启动

## 配置文件中新程序要加载旧数据
[mysql]
socket=/tmp/mysql.sock
[mysqld]
user=mysql
basedir=/usr/local/mysql  ## 8.0的程序目录
datadir=/data/3357/data   ## 5.7的数据目录
socket=/tmp/mysql.sock

## 启动mysql
/usr/local/mysql/bin/mysqld --defaults-file=/etc/my57.cnf  --skip-grant-tables --skip-networking  & 

## 进入数据库
mysql

## 查看目标数据库是否存在
show databases;
  • 数据库服务重启正常状态

停掉跳过授权表的启动程序,用systemd启动数据库

mysql> set global innodb_fast_shutdown=0;
pkill mysqld

##修改systemd的启动文件
...
[Service]
...
ExecStart=/usr/local/mysql/bin/mysqld --defaults-file=/etc/my57.cnf
...
  1. 数据库服务升级失败,如何回滚操作:大版本的回滚

  • 编写服务编写回滚文件

## 升级前做好数据备份
cp -a /data/3357/   /data/3357_backup
vim  /data/3357/my_rollback.cnf 
[mysqld]
user=mysql
basedir=/usr/local/mysql57
## 升级前的旧版本冷备数据
datadir==/data/3357_backup/data
socket=/tmp/mysql.sock
global innodb_fast_shutdown=0;
  • 数据库服务重新回退启动

/usr/local/mysql57/bin/mysqld --defaults-file=/data/3357/my_rollback.cnf  &
  • 进入数据库查看数据

2. 数据库服务工作模型

数据库服务在实际应用过程中,是采用了C/S(客户端/服务端)模型方式进行工作的;并利用socket(套接字)与TCP/IP建立连接通信。

3. 数据库服务实例构成

数据库服务实例就是程序运行工作的一种方式,会占用一定的内存资源和CPU资源会诞生多个xian'cheng完成不同的任务需求。

简单来说:MySQL实例就是占用内存资源的统称,利用MySQL实例可以进行处理。

MySQL实例 = mysqld + master thread监控管理(主线程) + 具体干活的线程thread + 预分配的内存结构

4. 数据库服务程序结构

select * from T where ID=10;

我们看到的只是输入一条语句,返回一个结果,却不知道这条语句在MySQL内部的执行过程;

所以我会将MySQL服务程序拆解一下,看看里面都有哪些"零件"组成,通过拆解过程,从而对MySQL有更输入的理解;

使以后在使用MySQL服务在遇到一些异常或者问题时,能够直戳本质,更为快速地定位并解决问题;

数据库服务体系结构总览:

增 删 改 查 -- 执行时候效率 (系统硬件性能)

  1. 客户端程序部分(自带客户端,第三方,开发程序)

  2. 服务端程序部分(server层 处理用户请求)

  3. 数据存储引擎部分(负责管理磁盘----实现数据调取和存储)

MySQL分为Server层 和存储引擎层两个部分

服务层(Server层)

Server 层包括连接器、查询缓存、分析器、优化器、执行器等,涵盖 MySQL 的大多数核心服务功能;

以及所有的内置函数(如日期、时间、数学和加密函数等),所有跨存储引擎的功能都在这一层实现,比如存储过程、触发器、视图等。

引擎层(Engine)

存储引擎层负责数据的存储和提取。其架构模式是插件式的,支持 InnoDB、MyISAM、Memory 等多个存储引擎。

现在最常用的存储引擎是 InnoDB,它从 MySQL 5.5.5 版本开始成为了默认存储引擎。

也就是说,在执行 create table 建表的时候,如果不指定引擎类型,默认使用的就是 InnoDB。

也可以通过指定存储引擎的类型来选择别的引擎,比如在 create table 语句中使用 engine=memory, 来指定使用内存引擎创建表;

不同存储引擎的表数据存取方式不同,支持的功能也不同,在后面的文章中,会讨论到引擎的选择。

从图中不难看出,不同的存储引擎共用一个 Server 层,也就是从连接器到执行器的部分。

可以先对每个组件的名字有个印象,接下来我会结合上面提到的 SQL 语句,过一遍语句整个执行流程

客户端执行SQL的流程:

  1. 连接器:

第一步,语句执行前会先连接到数据库服务上,这时候处理连接请求的就是连接器;

连接器负责和客户端建立连接、获取权限、维持和管理连接,连接请求命令一般书写为:

mysql -h$ip -P$port -u$user -p$password

连接命令中的 mysql 是客户端工具,用来跟服务端建立连接。在完成经典的 TCP 握手后,连接器就要开始认证客户端的身份;

这个时候验证的就是输入的用户名和密码。

如果用户名密码验证失败:

就会收到一个"Access denied for user"的错误,然后客户端程序结束执行。

如果用户名密码验证成功:

连接器会到授权表里面查出你拥有的权限。之后,这个连接里面的权限判断逻辑,都将依赖于此时读到的权限。

这就意味着,一个用户成功建立连接后,即使用管理员账号对这个用户的权限做了修改,也不会影响已经存在连接的权限。

修改完成后,只有再新建的连接才会使用新的权限设置。

连接完成后,如果没有后续的动作,这个连接就处于空闲状态,可以在 show processlist 命令中看到它。

其中的 Command 列显示为“Sleep”的这一行,就表示现在系统里面有一个空闲连接

查询数据库服务连接进程信息:

客户端如果太长时间没动静,连接器就会自动将它断开。这个时间是由参数 wait_timeout 控制的,默认值是 8 小时。

  1. 查询缓存

连接建立完成后,就可以执行 select 语句了。执行逻辑就会来到第二步:查询缓存。

MySQL拿到一个查询请求后,会先到查询缓存看看,之前是不是执行过这条语句;

之前执行过的语句及其结果可能会以 key-value 对的形式,被直接缓存在内存中。

key 是查询的语句,value 是查询的结果;

如果查询能够直接在这个缓存中找到 key,那么这个 value 就会被直接返回给客户端。

如果语句不在查询缓存中,就会继续后面的执行阶段。执行完成后,执行结果会被存入查询缓存中。

综上所述,如果查询命中缓存,MySQL 不需要执行后面的复杂操作,就可以直接返回结果,这个效率会很高。

说明:大多数情况下建议不要使用查询缓存,因为查询缓存往往弊大于利。

查询缓存的失效非常频繁,只要有对一个表的更新,这个表上所有的查询缓存都会被清空;

因此很可能你费劲地把结果存起来,还没使用呢,就被一个更新全清空了;

对于更新压力大的数据库来说,查询缓存的命中率会非常低。除非你的业务就是有一张静态表,很长时间才会更新一次;

比如,一个系统配置表,那这张表上的查询才适合使用查询缓存。

MySQL 提供了一种“按需使用”的方式:

可以将参数 query_cache_type 设置成 DEMAND,这样对于默认的 SQL 语句都不使用查询缓存。

而对于确定要使用查询缓存的语句,可以用 SQL_CACHE 显式指定,像下面这个语句一样:

mysql> select SQL_CACHE * from T where ID=10;

需要注意的是:MySQL 8.0 版本直接将查询缓存的整块功能删掉了,也就是说 8.0 开始彻底没有这个功能了。

  1. 分析器

如果没有命中查询缓存,就要开始真正执行语句了。首先,MySQL 需要知道你要做什么,因此需要对 SQL 语句做解析。

分析器先会做“词法分析”:

你输入的是由多个字符串和空格组成的一条 SQL 语句,MySQL 需要识别出里面的字符串分别是什么,代表什么。

MySQL 从你输入的"select"这个关键字识别出来,这是一个查询语句。

它也要把字符串“T”识别成“表名 T”,把字符串“ID”识别成“列 ID”。

做完了这些识别以后,就要做“语法分析”:

根据词法分析的结果,语法分析器会根据语法规则,判断你输入的这个 SQL 语句是否满足 MySQL 语法。

如果你的语句不对,就会收到“You have an error in your SQL syntax”的错误提醒;

比如下面这个语句 select 少打了开头的字母“s”:

mysql> elect * from t where ID=1;

ERROR 1064 (42000): You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near 'elect * from t where ID=1' at line 1

一般语法错误会提示第一个出现错误的位置,所以你要关注的是紧接“use near”的内容。

  1. 优化器

经过了分析器,MySQL 就知道你要做什么了。在开始执行之前,还要先经过优化器的处理。

优化器是在表里面有多个索引的时候,决定使用哪个索引;或者在一个语句有多表关联(join)的时候,决定各个表的连接顺序。

比如你执行下面这样的语句,这个语句是执行两个表的 join:

mysql> select * from t1 join t2 using(ID) where t1.c=10 and t2.d=20;

既可以先从表 t1 里面取出 c=10 的记录的 ID 值,再根据 ID 值关联到表 t2,再判断 t2 里面 d 的值是否等于 20。

也可以先从表 t2 里面取出 d=20 的记录的 ID 值,再根据 ID 值关联到 t1,再判断 t1 里面 c 的值是否等于 10。

这两种执行方法的逻辑结果是一样的,但是执行的效率会有不同,而优化器的作用就是决定选择使用哪一个方案。

优化器阶段完成后,这个语句的执行方案就确定下来了,然后进入执行器阶段。

  1. 执行器

MySQL 通过分析器知道了你要做什么,通过优化器知道了该怎么做,于是就进入了执行器阶段,开始执行语句。

开始执行的时候,要先判断一下你对这个表 T 有没有执行查询的权限,如果没有,就会返回没有权限的错误;

在工程实现上,如果命中查询缓存,会在查询缓存返回结果的时候,做权限验证。查询也会在优化器之前调用 precheck 验证权限:

如果有权限,就打开表继续执行。打开表的时候,执行器就会根据表的引擎定义,去使用这个引擎提供的接口。

mysql> select * from T where ID=10;

ERROR 1142 (42000): SELECT command denied to user 'b'@'localhost' for table 'T'

比如这个例子中的表 T 中,ID 字段没有索引,那么执行器的执行流程是这样的:

1.调用 InnoDB 引擎接口取这个表的第一行,判断 ID 值是不是 10,如果不是则跳过,如果是则将这行存在结果集中;

2.调用引擎接口取“下一行”,重复相同的判断逻辑,直到取到这个表的最后一行。

3.执行器将上述遍历过程中所有满足条件的行组成的记录集作为结果集返回给客户端。

至此,这个语句就执行完成了。

对于有索引的表,执行的逻辑也差不多;

第一次调用的是“取满足条件的第一行”这个接口,之后循环取“满足条件的下一行”这个接口,这些接口都是引擎中已经定义好的;

会在数据库的慢查询日志中看到一个 rows_examined 的字段,表示这个语句执行过程中扫描了多少行。

这个值就是在执行器每次调用引擎获取数据行的时候累加的。

在有些场景下,执行器调用一次,在引擎内部则扫描了多行,因此引擎扫描行数跟 rows_examined 并不是完全相同的。